新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題50 閉合電路的功率問題、電路動態(tài)分析、含容電路、故障分析（原卷版）

專題50閉合電路的功率問題、電路動態(tài)分析、含容電路、故障分析導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1閉合電路的功率問題目標(biāo)2電路動態(tài)分析目標(biāo)3含容電路目標(biāo)4故障分析【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】閉合電路的功率問題1．閉合電路的功率和效率電源總功率任意電路：P總＝EI＝P出＋P內(nèi)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)P出與外電阻R的關(guān)系電源的效率任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%2．輸出功率與外電阻的關(guān)系由P出與外電阻R的關(guān)系圖像可知：(1)當(dāng)R＝r時，電源的輸出功率最大為Pm＝eq\f(E2,4r)。(2)當(dāng)R＞r時，隨著R的增大輸出功率越來越小。(3)當(dāng)R＜r時，隨著R的增大輸出功率越來越大。(4)當(dāng)P出＜Pm時，每個輸出功率對應(yīng)兩個外電阻R1和R2，且R1R2＝r2。【例1】圖甲所示的電路中，所用電源內(nèi)電阻r=0.5Ω，定值電阻R2=4Ω。實驗時調(diào)節(jié)電阻R1，的阻值，得到多組電壓和電流的數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點，并做出U-I圖如圖乙所示。將R1連入電路的阻值調(diào)至最大時，對應(yīng)圖乙中的A點。下列說法正確的是（）A．A點對應(yīng)外電路的總電阻為20ΩB．電源電動勢E=3VC．B點對應(yīng)外電路的總功率為0.3WD．R1=5Ω時，R1消耗的功率最大電路動態(tài)分析常規(guī)電路動態(tài)分析的三種方法1．程序法2．結(jié)論法 用口訣表述為“串反并同”： (1)所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將減小，反之則增大。 (2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將增大，反之則減小。3．極限法 因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端，讓電阻最大或電阻為零進(jìn)行討論。【例2】如圖所示的電路，電源電動勢E恒定且內(nèi)阻r不可忽略，R1、R2、R3為定值電阻，R4為滑動變阻器，A1、A2為理想電流表，V1、V2、V3為理想電壓表。閉合開關(guān)后，I1、I2分別表示兩個電流表的示數(shù)，U1、U2、U3分別表示三個電壓表的示數(shù)?，F(xiàn)將滑動變阻器R4的滑片稍向上滑動一些，ΔI1、ΔI2分別表示兩個電流表示數(shù)變化的大小，ΔU1、ΔU2、ΔU3分別表示三個電壓表示數(shù)變化的大小。下列說法正確的是（

）A．U2變小 B．SKIPIF1<0變小C．ΔU2小于ΔU3 D．SKIPIF1<0大于SKIPIF1<0含容電路含電容器電路的分析是一個難點,電路中出現(xiàn)電容器，學(xué)生往往難以確定電容器與電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電壓關(guān)系等，給分析解決問題帶來很大的障礙。1.電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器所在的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。2.電路穩(wěn)定時電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，,即電阻不起降低電壓的作用，電容器兩端的電壓與其并聯(lián)用電器兩端電壓相等。3.電壓變化帶來的電容器變化：電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高,電容器將充電；若電容器兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電，可由ΔQ=C·ΔU計算電容器上電荷量的變化量。4.含容電路動態(tài)分析的三個步驟：第一步理清電路的串、并聯(lián)關(guān)系第二步確定電容器兩極板間的電壓。在電容器充電和放電的過程中，歐姆定律等電路規(guī)律不適用，但對于充電或放電完畢的電路，電容器的存在與否不再影響原電路，電容器接在某一支路兩端，可根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)規(guī)律求解該支路兩端的電壓U第三步分析電容器所帶的電荷量。針對某一狀態(tài)，根據(jù)Q＝CU，由電容器兩端的電壓U求電容器所帶的電荷量Q，由電路規(guī)律分析兩極板電勢的高低，高電勢板帶正電，低電勢板帶負(fù)電【例3】如圖所示電路中，電源電動勢E=6V，內(nèi)阻不計，其中電阻R1=1Ω，R2=6Ω，R3=2Ω，R4=3Ω，電容器的電容C=1F，其上下極板分別為A和B，則（）A．S斷開時，R2消耗的功率最大B．S閉合后，B板帶正電C．S閉合穩(wěn)定后，電容器所帶電量為2CD．S閉合穩(wěn)定后再斷開，若把A、B兩板拉開一小段距離，則兩板A、B之間的電場強(qiáng)度減小故障分析1．電路故障一般是短路或斷路，其特點如下： (1)短路狀態(tài)的特點：有電流通過電路而兩端電壓為零。 (2)斷路狀態(tài)的特點：電源路端電壓不為零而電流為零。2．利用電流表、電壓表判斷電路故障的方法常見故障故障解讀原因分析正常無示數(shù)“電流表示數(shù)正?！北砻麟娏鞅硭陔娐窞橥?，“電壓表無示數(shù)”表明無電流通過電壓表故障原因可能是：a．電壓表損壞；b．電壓表接觸不良；c．與電壓表并聯(lián)的用電器短路正常無示數(shù)“電壓表有示數(shù)”表明電壓表有電流通過，“電流表無示數(shù)”說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表故障原因可能是：a．電流表短路；b．和電壓表并聯(lián)的用電器斷路均無示數(shù)“兩表均無示數(shù)”表明無電流通過兩表除了兩表同時被短路外，可能是干路斷路導(dǎo)致無電流【例4】如圖所示，因線路故障，按通K時，燈L1和L2均不亮，用電壓表測得Uab=0，Ubd=0，Ucd=4V。由此可知開路處為（）A．燈L1 B．燈L2 C．變阻器 D．電源【多維度分層專練】1．圖甲是某實驗小組的同學(xué)通過實驗作出的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像，圖乙是該實驗小組的同學(xué)通過實驗作出的小燈泡L的I-U圖像。下列說法中正確的是（）A．電源的電動勢約為3.0VB．電源的內(nèi)阻約為12.5ΩC．路端電壓為2.0V時，電源效率約為50%D．將小燈泡L接在電源E兩端組成閉合回路，此時小燈泡消耗的功率約為0.15W2．將一電源與電阻箱R、定值電阻R0連接成閉合回路（甲），并且R0＝2SKIPIF1<0，測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖（乙）所示，由此可知（）A．電阻箱R＝1SKIPIF1<0時，定值電阻R0功率取得最大值B．電源內(nèi)阻一定等于5SKIPIF1<0C．電源電動勢為30VD．電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率大于50％3．如圖所示，a、b分別表示一個電池組和一只電阻的伏安特性曲線。以下說法正確的是（）A．電池組的內(nèi)阻是1ΩB．電阻的阻值為0.33ΩC．將該電阻接在該電池組兩端，電池組的輸出功率將是4WD．改變外電阻的阻值時，該電池組的最大輸出功率是4W4．如圖所示電路中，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0為定值電阻，電源內(nèi)阻為SKIPIF1<0，閉合電鍵SKIPIF1<0，電壓表顯示有讀數(shù)，減小電阻SKIPIF1<0的阻值，電壓表示數(shù)變化量大小為SKIPIF1<0，則在此過程中（）A．路端電壓一定減小B．流過SKIPIF1<0的電流一定減小C．通過電阻SKIPIF1<0的電流變化量SKIPIF1<0D．電流變化量關(guān)系SKIPIF1<05．如圖所示，R1、R2和R3都是阻值為R0的定值電阻，R是滑動變阻器，V1、V2和A都是理想電壓表和電流表，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑片由圖示位置向左緩慢滑動時，下列說法中正確的是（）A．V1表示數(shù)減小B．V2表示數(shù)減小C．SKIPIF1<0D．電壓表V1示數(shù)的變化量SKIPIF1<0的絕對值小于電壓表V2示數(shù)的變化量SKIPIF1<0的絕對值6．某溫度檢測、光電控制加熱裝置原理如圖所示，圖中RT為熱敏電阻（其阻值隨溫度升高而減?。脕硖綔y加熱電阻絲R的溫度，RG為光敏電阻（其阻值隨光照強(qiáng)度增大而減?。?，接收小燈泡L的光照，除RT、RG外，其他電阻均為定值電阻（虛線框內(nèi)兩元件距離很近）。當(dāng)R處溫度升高時（）A．L變亮B．通過R3的電流減小C．E2的路端電壓增大D．R消耗的功率減小7．如圖所示，電源的電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝2Ω，R1＝1Ω，R2＝3Ω，R3＝10Ω，R4＝4Ω，R5為電阻箱，調(diào)節(jié)范圍為0～10Ω，電容器C＝10μF，電容器的下極板接地，兩極板正中間有一點P（未標(biāo)出），初始時刻開關(guān)S斷開，R5＝0，則下列說法正確的是（）A．若將電容器的下極板稍向下移動，則P點的電勢減小B．閉合開關(guān)S后，流過R3的電荷量Q＝1.5×10﹣5CC．將電阻箱調(diào)到12Ω后再閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后電容器上的電量為0D．閉合開關(guān)S后，將電阻箱從0開始逐漸調(diào)到最大值，電源的輸出功率先增大后減小8．在報警電路中常用到蜂鳴器，其原理為當(dāng)電流從蜂鳴器正極流入負(fù)極流出時，蜂鳴器會發(fā)出報警聲。如圖所示是一個斷路報警電路，平行板電容器電容為C，電源電動勢為E，內(nèi)阻r≠0，D可視為理想二極管，R1、R2為定值電阻。當(dāng)電路中的電鍵K在電路工作過程中斷開時，蜂鳴器會發(fā)出報警聲。對于該電路下列說法正確的是（）A．a(chǎn)端為蜂鳴器的負(fù)極B．K閉合穩(wěn)定后，電容器電量為CEC．K閉合穩(wěn)定后，增加平行板間距離有可能會使蜂鳴器發(fā)出報警聲D．K斷開后，流過蜂鳴器的電量等于流過R2的電量9．如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r.電路中的R2、R3分別為總阻值一定的滑動變阻器，R0為定值電阻，R1為光敏電阻（其電阻隨光照強(qiáng)度增大而減小）.當(dāng)開關(guān)S閉合時，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是（

）A．若斷開開關(guān)S，帶電微粒向上運(yùn)動B．只逐漸減小對R1的光照強(qiáng)度時，電壓表示數(shù)變大，電阻R0消耗的電功率減小C．只調(diào)節(jié)電阻R2的滑動端P1向下端移動時，電壓表示數(shù)不變，帶電微粒向上運(yùn)動D．只調(diào)節(jié)電阻R3的滑動端P2向上端移動時，電源消耗的電功率變大，電阻R3中有向上的電流10．在如圖所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)阻r恒定，閉合開關(guān)S后燈泡能夠發(fā)光，經(jīng)過一段時間后燈泡突然變亮，若電路中僅有一處故障，則出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是（）A．電阻R1短路 B．電阻R2斷路C．電阻R2短路 D．電容器C斷路11．如圖，電源內(nèi)阻不能忽略，電流表和電壓表均為理想電表，R1=R